混凝土布料机独立式安装基础受力分析

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摘要：本文主要介绍了混凝土布料机做独立式安装时基础尺寸确定及其受力分析。

关键词：混凝土布料机 基础 受力分析

1、引言

随着现代建筑混凝土浇筑的工况越来越复杂，混凝土布料机（以下简称布料机）在建筑施工混凝土浇筑中充分发挥了它的优势，成为现代建筑施工时不可缺少的施工机械。同时布料机的安装方式也随着施工工况的不同呈现出多样化，比如在施工超高层建筑基坑以及地上三层时，此时布料机一般做混凝土基础预埋螺栓独立式安装（（以下简称独立式安装），这就要求布料机的混凝土基础具有较高的承载能力。笔者就布料机独立式安装时混凝土基础受力进行分析、计算。

2、布料机独立式安装基础载荷

2.1计算载荷的取值

2.1.1载荷的分类

布料机载荷的分类如下：

1）基本载荷：包括自重载荷、工作载荷、惯性载荷与侧向载荷。

2）附加载荷：风载荷、坡度载荷。

2.1.2基本载荷

自重载荷是布料机在工作状态时所涉及到的所有各部分的重力；工作载荷是被输送物料的重力，混凝土密度按JB/T 10704规定[1]；惯性载荷布料臂架自重和输送管中输送物料重力之和在臂架回转与变幅时，由于制动、加速度和延时等因素产生的惯性冲击载荷；侧向载荷是在出料软管下垂时，因手拉端部软管所产生的侧向载荷，按300N计算。

2.1.3附加载荷

风载荷是风作用于布料杆产生的载荷，正常工作状态最大风压PW=250 N/m2；坡度载荷为布料机安装倾斜产生的载荷。

2.2布料机输入载荷计算

布料机输入载荷归纳为4种基本载荷：倾翻载荷MO、回转力矩T、垂直力Fv和水平力Fh，受力情况见图1。

图1 布料机输入载荷

倾翻力矩为布料臂架倾翻力矩Mb、风载作用于各部件的倾翻力矩Mw、配重组件平衡力矩MS、坡度载荷倾翻力矩Mp之和，具体布料机总倾翻力矩Mo：Mo=Mb+Mw+Mp-Ms

回转力矩为布料臂架惯性力矩Tt1、配重组件惯性力矩Tt2、坡度载荷回转力矩Tb、布料臂架风载回转力矩Tw1、风载作用于配重组件等产生的回转力矩T w2之和，具体布料机总回转力矩：T=Tt1+Tt2+Tp+Tw1-Tw2

垂直力Fv=Cv×Pv，Cv为重力系数，一般取1.1；Pv为布料机自重。

水平力Fh为风载和坡度载荷产生的作用力。

2.3混凝土基础设计

布料机固定安装时，以底座形式安装在混凝土基础上，受力情况见图2，混凝土基础校核GB/T 13752规定[2]，设计方法如下：

图2 混凝土底座受力示意

抗倾覆稳定性要求

……（1）

a）地面压应力要求

……（2）

式中：e为载荷偏心距；Mo为布料机总倾翻力矩；Fh为水平力；h为混凝土基础深度；Fv垂直力；Fg为基础重力；Pb为地面压应力；b为基础宽度；[Pb]为地面许用压应力，一般取[Pb]=2×105～3×105N/m2。先初定基础高度h与宽度b，据式（1）求出基础重力，然后据式（2）验算地面压应力[3]。

2.4独立底座支腿载荷

与基础相连底座支腿受力见图3（箭头方向为臂架方向），因为底座四个支承点呈正方形，所以4个支承力可由下列公式求出：

支腿水平力：

式中：Ften为支腿拉力；Fv为垂直力；Mo为总倾翻力矩；d为支腿跨距；φ为布料臂架轴线与底架水平线夹角；Fcom为支腿压力；Fhor为支腿水平力；Fh为水平力；T为布料机总回转力矩。

图3 底座支腿受力

四个支承点出现的最大支承力相等。当A支点出现最大支承力时，令dNA/dφ=0，求得tgφ=1，则φ=45°。将各数值代人上面公式即可求出FA 、FB 、FC、FD。其中，可能出现某一支承力为负值，说明该支点受到的是拉力，该拉力也是正确设计塔机底座与基础联接的重要依据。基础底座四个支承点受的压力与对应布料机机底座四个支承点所受的支承力大小相等，方向相反。

3、实例分析

以HG33布料机为例，其输入载荷为倾翻力矩Mo=920kN.m，回转力矩T=156 kN.m，垂直力Fv=220kN，水平力Fh=3.32kN，支腿跨距d=1.7m。

3.1混凝土基础设计

初定混凝土基础高度h=1.2m，宽度b=4.5m，计算的Fg=2450×4.5×4.5×1.35×9.8=583.443kN。

抗倾覆稳定性要求

a）地面压应力要求

3.2独立底座支腿载荷